[发明专利]一种基于毫米波雷达的隐蔽目标多径探测方法

权利要求书

1.一种基于毫米波雷达的隐蔽目标多径探测方法，该方法包括以下步骤：

步骤1：记录典型场景的几何信息；

记录雷达在当前场景下的摆放位置，天线中心到墙A的距离记为d1、到墙B的距离记为d2以及波束中心到墙B的斜距为d3，目标到墙B的距离为d4；由几何信息解算旋转角度θ；

步骤2：回波信号预处理；

雷达接收机每路接收通道的N×L维回波矩阵为M_p，N是指定位一次的时间里接收到的回波数，L是每一个回波上的采样点数；P＝1,...,n，n是接收机的接收通道数；对矩阵M₁,M₂,...M_n进行去均值处理和动目标显示滤波，得到距离-脉冲域矩阵A₁,A₂,...A_n；对每一路距离-脉冲矩阵在距离维的每一行上做加窗处理，然后进行插值快速傅里叶变换；使得每个扫频周期内的回波信号被压缩为sinc时域脉冲信号；将N个周期内的时域脉冲信号组合，得到n路接收通道的目标探测对应的距离-脉冲矩阵B₁,B₂,...B_n；将矩阵B₁,B₂,...B_n的每一列进行加窗处理，再进行快速傅里叶变换得到距离-速度矩阵C₁,C₂,...C_n；

步骤3：目标检测与定位；

将距离-速度矩阵C₁,C₂,...C_n投影到距离维上，得到投影后的一维行向量D₁,D₂,...D_n；分别对行向量D₁,D₂,...D_n做单元平均恒虚警检测，检测出目标；分别从各向量D₁,D₂,...D_n中提取对应各检测目标的信息，得到各检测目标的距离信息；其中将距离信息相同的检测目标作为一个目标，并记录对应的距离信息；

对目标进行凝聚处理：两两对比目标的距离信息，若两目标间的距离间距小于雷达的距离分辨率S，则将比对的两目标作为同一目标，保留幅值较大的目标，删除幅值较小的目标，直至所有目标间的距离间距均大于S；i表示凝聚处理后的目标数，R₁,R₂,...R_i表示各目标的距离信息，其中根据距离信息R₁,R₂,...R_i的值，回溯到距离-速度矩阵C₁,C₂,...C_n中提取出所在距离单元的峰值，得到各目标的速度信息V₁,V₂,...V_i；对各目标进行距离解耦和，得到每个目标的真实距离r₁,r₂,...r_i；提取目标角度：对同一个目标在不同接收通道下的相位值进行两两组合，计算每种组合下的角度信息；假设相邻的两个通道l和k，则其推导后的相位差为：

其中，λ表示波长，d表示相邻天线的间隔，是目标相对天线的角度；现设通道l和k在第i个目标处提取的相位信息分别为和它们的相位差为

有其中arcsin表示反正弦函数，得到目标角度值通过距离r₁,r₂,...r_i和角度可以定位目标位置，则在XOY坐标系中，目标坐标是

其中，r表示解算出的距离，表示角度；

步骤4：坐标系转换；

由以上步骤得到的目标位置实际上不是真实目标位置；它们是雷达坐标系上由多径形成的虚假目标点迹；虚假目标与真实目标的位置关系可以通过转换坐标系来解决；将雷达所在XOY坐标系逆时针旋转θ角度，得到一个新的二维X'OY'坐标系；两个坐标系之间的转换关系如下所示：

x'＝x·cos(θ)+y·sin(θ)

y'＝y·cos(θ)-x·sin(θ)

按照上式可得到虚假目标转换后的坐标位置，那么真实目标位置(m,n)由几何关系和坐标(x',y')联合求解可得：

其中，d2是天线中心到墙B的距离；由此求出(m,n)，即是隐蔽目标的真实位置。